美首繪水螅活體神經(jīng)元活動(dòng)完整圖譜
摘要:原標(biāo)題:美首繪水螅活體神經(jīng)元活動(dòng)完整圖譜 據(jù)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站11日?qǐng)?bào)道,美國(guó)哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家拍攝到活動(dòng)中水螅的全身神經(jīng)系統(tǒng),首次記錄了活體生物所有神經(jīng)元的
據(jù)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站11日?qǐng)?bào)道,美國(guó)哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家拍攝到活動(dòng)中水螅的全身神經(jīng)系統(tǒng),首次記錄了活體生物所有神經(jīng)元的活動(dòng)圖譜。這一發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上的突破性研究,將幫助科學(xué)家認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單動(dòng)物如何通過(guò)神經(jīng)活性控制自身各種行為,進(jìn)而推廣到人類,為研究人腦甚至人類全身神經(jīng)系統(tǒng)提供重要方法。
水螅是與水母一樣全身透明的小型動(dòng)物,擁有最原始的神經(jīng)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,只含幾千種神經(jīng)細(xì)胞。這些細(xì)胞遍布全身,從而構(gòu)建出網(wǎng)狀神經(jīng)系統(tǒng)。
不過(guò),科學(xué)家至今仍沒(méi)弄清楚,這些神經(jīng)細(xì)胞間的相互作用對(duì)水螅屈伸前進(jìn)和翻身等獨(dú)特行為方式有何影響。
在最新研究中,哥倫比亞大學(xué)拉斐爾·尤斯特和同事對(duì)水螅進(jìn)行了基因修飾,使其神經(jīng)細(xì)胞能在高鈣環(huán)境下發(fā)光。根據(jù)鈣離子濃度升高后水螅神經(jīng)細(xì)胞發(fā)出的光信號(hào),他們獲得了神經(jīng)電路活性與水螅行為方式之間的關(guān)聯(lián)。
比如,他們觀察到,當(dāng)水螅為躲避獵食者而全身縮成球時(shí),一種神經(jīng)電路被激活;當(dāng)水螅尋找食物時(shí),另一種神經(jīng)電路被激活,以幫助其通過(guò)感光找到目標(biāo);當(dāng)水螅進(jìn)食時(shí),一種神經(jīng)電路會(huì)激活其體內(nèi)類似胃部的空腔進(jìn)行消化。
研究團(tuán)隊(duì)在觀察多個(gè)神經(jīng)電路后發(fā)現(xiàn),水螅每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞只參與一種神經(jīng)電路,證明其每個(gè)行為對(duì)應(yīng)一種特有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),與人類每種神經(jīng)元交叉參與多個(gè)神經(jīng)活動(dòng)的復(fù)雜系統(tǒng)完全不同。
但尤斯特表示:“新研究向破譯神經(jīng)密碼邁出了重要的一步。只有洞察了水螅這類動(dòng)物最簡(jiǎn)單‘大腦’的秘密,我們才能進(jìn)一步研究更復(fù)雜的大腦,破譯神經(jīng)活動(dòng)與行為方式之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)。”
總編輯圈點(diǎn)
尤斯特曾在2012年參與發(fā)起了“人腦活性圖譜項(xiàng)目”,號(hào)召神經(jīng)科學(xué)家們合作,破譯人腦每個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)方式,該項(xiàng)目后來(lái)成為2013年奧巴馬政府計(jì)劃斥資數(shù)十億美元“腦計(jì)劃”的核心內(nèi)容。繪制神經(jīng)元活動(dòng)圖譜是第一步,也是最關(guān)鍵的一步。
科學(xué)家選擇從簡(jiǎn)單生命到高級(jí)生命的進(jìn)階路徑,是符合科研規(guī)律的明智之舉。或許某一天,在完成“××神經(jīng)電路可能是人類××神經(jīng)系統(tǒng)的映射”這類填空題時(shí),很容易做出答案的新一代神經(jīng)科學(xué)家,要感謝曾經(jīng)對(duì)此作出貢獻(xiàn)的小小水螅。(聶翠蓉)
(責(zé)編:賀迎春、熊旭)
責(zé)任編輯:fl
(原標(biāo)題:科技日?qǐng)?bào))
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